Mémoire procédurale: qui dort apprend

Mozart aimait épater la galerie en faisant toutes sortes d'acrobaties au piano. Il parvenait à jouer parfaitement même s'il avait les yeux bandés ou si le clavier était recouvert de tissu. Il était aussi reconnu pour ses performances à l'envers, c'est-à-dire en faisant dos au piano. Comment arrivait-il à retrouver son doigté ? Grâce à son génie, certes, mais aussi à l'aide de deux mécanismes propres à l'apprentissage des enchaînements de mouvements, appelés séquences motrices: la représentation spatiale et la représentation motrice. "C'est la connaissance abstraite et physique des mouvements. Pour jouer à l'envers, avec un doigté différent, Mozart faisait donc appel à la représentation spatiale de ses pièces", explique Geneviève Albouy. Cette stagiaire postdoctorale fait partie d'un groupe de chercheurs de l'Université de Montréal qui ont découvert que le sommeil influence la consolidation de ce type de représentation. En effet, une sieste de 90 minutes améliorerait les performances motrices de sujets qui ont appris au moyen de la représentation spatiale.

"Plusieurs études montrent que le sommeil favorise la consolidation des apprentissages, c'est-à-dire qu'il permet au cerveau de les garder longtemps en mémoire. Mais ce ne sont pas tous les apprentissages qui en bénéficient, comme le prouve le cas des tâches d'adaptation visuomotrices. Par contre, vous retiendrez peut-être davantage une technique de tricot après avoir dormi. Nous avons donc tenté de mieux comprendre le rôle joué par le sommeil dans l'apprentissage des séquences motrices", poursuit Mme Albouy, qui travaille au Centre de recherche de l'Institut universitaire de gériatrie de Montréal, établissement affilié à l'UdeM.

Supervisée par le professeur de psychologie Julien Doyon, la chercheuse a demandé à 46 sujets d'apprendre une série de mouvements de doigts sur un clavier. Puis elle a divisé le groupe. Le premier sous-groupe continuait l'acquisition de cette séquence en ayant recours à la représentation motrice et le second à l'aide de la représentation spatiale. "La première moitié des sujets refaisait le même enchainement en ayant le clavier sur la main, tandis que les autres devaient répéter la séquence originale inversée. Autrement dit, dans un cas, les mouvements étaient les mêmes mais les repères spatiaux étaient modifiés et, dans l'autre, les mouvements étaient différents mais les repères spatiaux demeuraient identiques", explique-t-elle.

Par la suite, la moitié des sujets de chaque sous-groupe a dormi pendant 90 minutes. Tous ont exécuté de nouveau la séquence pour laquelle ils avaient été entrainés. "Seulement ceux qui ont appris les mouvements de manière spatiale et qui ont dormi ont réalisé une meilleure performance. Ils étaient quatre fois plus rapides que les autres. Ce sont des résultats exceptionnels pour ce genre d'apprentissage. Les effets du sommeil sur la consolidation de la représentation abstraite de la séquence motrice se sont révélés bien concrets", estime Geneviève Albouy.

Elle ajoute que cette amélioration est corrélée à une augmentation des fuseaux de sommeil. "Ces indices électrophysiologiques mesurés pendant le sommeil ont déjà été associés à l'intelligence et à la consolidation de la mémoire. Dans notre étude, plus les sujets avaient des fuseaux au cours de leur sieste, plus ils exécutaient leur tâche rapidement à leur réveil", rapporte-t-elle.

Le rôle de l'hippocampe

Cette découverte est la première pierre d'un édifice que construit patiemment l'équipe du professeur Doyon. À l'heure actuelle, les chercheurs s'interrogent sur l'activité cérébrale pendant le sommeil après l'apprentissage de séquences motrices. "Lorsque nous répétons une succession de mouvements, cela laisse une trace mnésique dans le cerveau. Nous pensons que le sommeil favorise une réactivation de cette trace, comme si la séquence se rejouait dans notre tête pendant que nous dormons. Cela a été démontré chez l'animal et nous commençons à l'observer chez l'être humain", mentionne Julien Doyon, qui s'intéresse depuis plus de 15 ans à la mémoire procédurale, celle qui permet l'acquisition d'habiletés motrices.

L'hippocampe interviendrait dans ce processus. "Cette structure jouerait un rôle de marqueur de la trace mnésique, avance Geneviève Albouy. Pendant le sommeil, elle pourrait stimuler la réactivation du striatum, une région du cerveau en action dans la consolidation. Cela reste encore à prouver, mais c'est probablement ce mécanisme qui améliorerait nos performances motrices après que nous avons dormi."

Selon Julien Doyon, les résultats de ces recherches pourraient contribuer à la réadaptation de patients qui ont des troubles moteurs, comme ceux qui souffrent d'apraxie ou de la maladie de Parkinson.